来自美国麻省理工学院和加拿大渥太华大学等机构的科学家研制出一种新型超薄晶体薄膜半导体，这种“薄膜”厚度仅 100 纳米，其电子迁移速度约为传统半导体的 7 倍，创下了新的纪录。该材料的超高电子迁移率意味着更好的导电性，为更高效、更强大的电子设备铺平了道路，这些设备产生的热量更少，浪费的能量更少。研究人员将这种“薄膜”的特性比喻成“不会堵车的高速公路”，表示该材料“对于更高效、更省电的电子设备至关重要，可以用更少的电力完成更多的工作”。

🚀 **超薄晶体薄膜半导体：** 科学家利用三元碲铋矿（ternary tetradymite）晶体材料研制出一种新型超薄晶体薄膜半导体，厚度仅 100 纳米。这种薄膜通过“分子束外延技术”精细控制分子束并“逐个原子”构建而成，几乎没有缺陷，实现了更高的电子迁移率。

⚡️ **电子迁移速度创纪录：** 这种薄膜的电子迁移速度约为传统半导体的 7 倍，达到 10000 cm²/V-s，而硅半导体仅为 1400 cm²/V-s。如此高的电子迁移率意味着更好的导电性，为更高效、更强大的电子设备提供了可能。

💡 **应用前景广阔：** 这种新型材料有望应用于可穿戴式热电设备，将“废热”转换成电能，以及利用电子自旋而不是电荷来处理信息的“自旋电子”设备。

🔬 **持续改进：** 科学家们正在进一步研究和改进这种材料，希望使其变得更薄，并应用于未来的自旋电子学和可穿戴式热电设备。

🧪 **测量方法：** 科学家们通过将薄膜置于极寒磁场环境中，测量材料中的电子迁移率，并通过对薄膜通电测量“量子振荡”。

IT之家 7 月 20 日消息，来自美国麻省理工学院、加拿大渥太华大学等机构的科学家，利用一种名为三元碲铋矿（ternary tetradymite）的晶体材料研制出一种新型超薄晶体薄膜半导体。

据介绍，这种“薄膜”厚度仅 100 纳米，其中电子的迁移速度约为传统半导体的 7 倍从而创下新纪录。这一成果有助科学家研发出新型高效电子设备。相关论文已经发表于《今日材料物理学》杂志（IT之家附 DOI:10.1016/j.mtphys.2024.101486）。

据介绍，这种“薄膜”主要是通过“分子束外延技术”精细控制分子束并“逐个原子”构建而来的材料。这种工艺可以制造出几乎没有缺陷的材料，从而实现更高的电子迁移率（即电子在电场作用下穿过材料的难易程度）。

简单来说，当科学家向“薄膜”施加电流时，他们记录到了电子以 10000 cm²/V-s 的速度发生移动。相比之下，电子在“硅半导体”中的移动速度约为 1400 cm²/V-s，而在传统铜线中则要更慢。

这种超高的电子迁移率意味着更好的导电性。这反过来又为更高效、更强大的电子设备铺平了道路，这些设备产生的热量更少，浪费的能量更少。

研究人员将这种“薄膜”的特性比喻成“不会堵车的高速公路”，他们表示这种材料“对于更高效、更省电的电子设备至关重要，可以用更少的电力完成更多的工作”。

科学家们表示，潜在的应用包括将“废热”转换成电能的可穿戴式热电设备，以及利用电子自旋而不是电荷来处理信息的“自旋电子”设备。

科学家们通过将“薄膜”置于极寒磁场环境中来测量材料中的电子迁移率，然后通过对薄膜通电测量“量子振荡”。当然，这种材料即使只有微小的缺陷也会影响电子迁移率，因此科学家们希望通过改进薄膜的制备工艺来取得更好的结果。

麻省理工学院物理学家 Jagadeesh Moodera 表示：“这表明，只要能够适当控制这些复杂系统，我们就可以实现巨大进步。我们正朝着正确的方向前进，我们将进一步研究、不断改进这种材料，希望使其变得更薄，并用于未来的自旋电子学和可穿戴式热电设备。”